一种高效连续膜筛分自吸式液态醋发酵设备及工艺
技术领域
本发明属于醋酿造领域,具体涉及一种高效连续膜筛分自吸式液态醋发酵设备及工艺。
背景技术
70年代以后,液态发酵法制醋逐渐采用深层发酵法,淀粉质原料经液化、糖化及酒精发酵后,酒醪送入发酵罐内,接入纯粹培养逐级扩大的醋酸菌液,控制品温及通风量,加速乙醇的氧化,生成醋酸,缩短生产周期。发酵罐类型较多,现已使用自吸式发酵罐,它于50年代初期被联邦德国首先用于食醋生产,称为弗林斯醋酸发酵罐,并在1969年取得专利。日本、欧洲诸国相继采用,我国70年代开始使用。
在液态深层发酵制醋生产过程中,多采用3/4-1/2的分割法,每次醋酸上升至生产要求酸度时,分割3/4-1/2的醋液,剩余当做下批生产种子,补入3/4-1/2的酒液,继续进行发酵生产,此为半连续式生产方式,为国内多数企业采取,但是此种方法也存在缺陷:第一、刚分割完4小时内由于醋酸菌要增值,产酸速率只有正常的50%,造成能源浪费;第二、菌种使用时间长容易出现老化现象,造成产酸速率降低。
为了克服现有技术的不足,我公司在生产实践中,把高新膜过滤技术应用到液态深层醋酸发酵过程中,自行设计制作出一套高效连续膜筛分自吸式液态醋发酵系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种高效连续膜筛分自吸式液态醋发酵设备及工艺,达到液态醋高效连续发酵的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种高效连续膜筛分自吸式液态醋发酵设备及工艺,包括罐体、凉水池、母液筛分循环管路和酒液补料装置,其特征在于:罐体内设置螺旋冷却管,螺旋冷却管一端联通罐体下部进入的冷却水管,螺旋冷却管的另一端联通罐体上部进入的冷却水管;冷却水管联通凉水池,形成冷却水管路;在冷却水管路上设置循环泵带动冷却水循环;罐体下部设置母液筛分循环管路联通罐体内部;罐体上端设置进气管,进气管中设置酒液补料装置;罐体下端设置电机带动罐体内的定子和转子旋转。
母液筛分循环管路包括循环泵和过滤仓,母液筛分循环管路通过循环泵带动,将罐体内的液体通引出,经过过滤仓过滤后重新注入罐体内;过滤仓内设置虑物出口,将滤除的液体脱出。
过滤仓包括筛分膜组、感测器安装层、滑道和提升块,过滤仓两侧的内壁上开设滑道,滑道内设置提升块,筛分膜组嵌装在滑道内,筛分膜组被提升块带动进行升降;筛分膜组下方设置感测器安装层;感测器安装层内设置压力感测器。
筛分膜组包括虑膜管、虑孔和滤液出口,筛分膜内设置两条以上的虑膜管,虑膜管上阵列分布虑孔;虑膜管通过虑孔联通滤液出口。
虑孔的孔径为0.4-0.45微米。
酒液补料装置包括酒液补料管和雾化喷淋头,酒液补料管一端伸入进气管中,在端口设置雾化喷淋头,酒液补料管的另一端连接酒液补料罐。
罐体设置温控探头和酒精探头。
本发明所述的一种高效连续膜筛分自吸式液态醋发酵工艺,包括醋酸发酵步骤、膜筛分步骤和补料步骤,其特征在于:
醋酸发酵步骤时,将酒液配制成标准酒液7-10%,泵入自吸式发酵罐中,加入10%种子罐菌种,发酵罐总装料系数70-80%。开始醋酸发酵阶段,操作温度控制在29至31摄氏度,等待总酸逐渐上升,用酒精探头可检测发酵液残余酒精含量,待残酒达到0.1%时,同时开启母液筛分循环管路和酒液补料装置;
膜筛分步骤时,发酵母液泵入过滤仓,筛分膜组采用0.4-0.45微米孔径的微滤膜,采用错流过滤法,发酵母液通过筛分膜组进行筛分,醋液、醋酸菌畸形菌体、死菌体及其他颗粒大小小于0.4-0.45微米成分可以通过膜孔从滤液出口脱出,醋酸菌强壮菌体大小在0.6×2~3微米,不能通过膜孔,通过母液筛分循环管路回流入罐体;
补料步骤时,通过酒精检测,调整补料阀门开启的大小,控制酒精度始终保持在0.1±0.02%范围内,即单位时间内加入酒精的量和醋酸菌转化酒精变成醋酸的量相等,酒液通过雾化喷头雾化后通过进气管吸入发酵罐转子处,通过转子、定子的高速分散,迅速和发酵液混合均匀。
本发明的有益效果是:
1、本发明所述的液态醋发酵系统,罐体内设置螺旋冷却管,用于降低罐体内发酵过程产生的热能。螺旋冷却管一端自罐体下部进入,另一端自罐体上部穿出,贯穿整个罐体,使得散热效果更加高效和稳定。螺旋冷却管将罐体内的热能吸收后排到罐体外的凉水池,进行降温冷却,再由螺旋冷却管的另一端进入,通过循环泵注入到罐体内的螺旋冷却管,形成冷却水管路。罐体下部设置了母液筛分循环管路,对母液进行过滤脱出。罐体上端设置了进气管,使空气可以参与到液态醋发酵过程,并且将酒液补料装置同管设置。设备结构合理,操作简单,保持连续出醋和醋酸菌强壮菌体的连续筛选,减少了分割间歇的电能浪费。
2、母液筛分循环管路通过循环泵带动,将罐体内的液态醋母液引出,经过过滤仓筛分脱出醋液、醋酸菌畸形菌体、死菌体等物质,强壮的醋酸菌菌体随母液重新注入罐体内,参与发酵。可以时刻保持母液高效的发酵效率。
3、设备中的过滤仓两侧的内壁上开设滑道,筛分膜组嵌装在滑道内,筛分膜组下方设置感测器安装层,通过感测器安装层内设置压力感测器,感测筛分膜组的重量。当筛分膜组在工作过程中,出现损坏或老化后,筛分膜组的重量会发生变化,通过压力感测器感知后,启动滑道内的提升块,将筛分膜组从过滤仓中提升脱出,方便及时发现和更换。一方面体现了设备的自动化,另一方面时刻保持了产品的质量稳定。
4、所述的酒液补料装置,通过直接酒液补料管伸入进气管中,在端口设置雾化喷淋头。酒液通过雾化喷头雾化后由进气管进入发酵罐,并经过转子、定子高速分散在发酵液中,保证了酒液可以瞬间和原发酵液混合均匀。
5、本发明所述的液态醋发酵工艺,包括三个工艺步骤,依次经过醋酸发酵步骤、膜筛分步骤和补料步骤,首先在罐内配置好所需的液态醋发酵液,然后同时打开母液筛分循环管路和酒液补料装置,同步进行膜筛分步骤和补料步骤,膜筛分步骤中从母液里脱出醋液、醋酸菌畸形菌体、死菌体等,同步启动的酒液补料装置可以及时的补充缺失的母液,保持了液态醋发酵工作的连续性。
6、本发明适于实用,生产成本较低,适宜在业界推广普及。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是图1中过滤仓的A向结构示意图;
图3是酒液补料装置的放大图,即图1的B部局部放大图;
图4是过滤仓的工作原理示意图;
图中:1、罐体;2、冷却水管;3、凉水池;4、循环泵;5、电机;6.母液循环管路;7、循环泵;8、过滤仓;9、滤液出口;10、螺旋冷却管;11、进气管;12、酒液补料装置;13、酒液补料管;14、感测器安装层;15、压力感测器;16、提升块;17、筛分膜组;18、雾化喷头;19、虑膜管;20、虑孔;21、滤液出口。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示,罐体1内设置螺旋冷却管10,用于降低罐体内发酵过程产生的热能。螺旋冷却管10在罐体1内自上而下贯穿整个罐体,使得散热效果更加高效和稳定。螺旋冷却管10一端联通罐体1下部进入的冷却水管2,螺旋冷却管10的另一端联通罐体1上部进入的冷却水管2;冷却水管2联通凉水池3,形成冷却水管路。螺旋冷却管10通过冷却水管2,将罐1内的热能吸收后,排到凉水池3进行降温冷却,再由冷却水管2的另一端进入,通过循环泵4注入到罐体1内的螺旋冷却管10。罐体1下部设置了母液筛分循环管路6,对母液进行过滤脱出。
如图2所示,母液筛分循环管路6通过循环泵7带动,将罐体1内的液体引出,经过过滤仓8过滤后重新注入罐体1内。过滤仓8两侧的内壁上开设滑道,滑道内设置提升块16,筛分膜组17嵌装在滑道内,筛分膜组17下方设置感测器安装层14,通过感测器安装层14内设置压力感测器15,感测筛分膜组17的重量。当筛分膜组17在工作过程中,出现损坏或老化后,筛分膜组17的重量会发生变化,通过压力感测器15感知后,启动滑道内的提升块16,将筛分膜组17从过滤仓8中提升脱出。过滤仓8内设置虑物出口9,将滤除的液体脱出。
罐体1上端设置了进气管11,使空气可以参与到液态醋发酵过程,并且将酒液补料装置12同管设置。如图3所示,酒液补料管13一端伸入进气管11中,在端口设置雾化喷淋头18,酒液补料管13的另一端连接酒液补料罐。酒液通过雾化喷头18雾化后由进气管11进入发酵罐,并经过转子、定子高速分散在发酵液中,保证了酒液可以瞬间和原发酵液混合均匀。
如图4所示,母液流经筛分膜组17时,母液沿输液管道进入滤膜管19,通过虑孔20来过滤醋液、醋酸菌畸形菌体、死菌体等,滤出的液体由滤液出口21脱出。
本发明的工作全程如下:
将酒液配制成标准酒液7-10%,通过酒液补料管13输送至雾化喷头18,雾化喷头18将酒液雾化喷入进气管11中,通过进气管11进入罐体1。开启冷却循坏管路,螺旋冷却管10通过冷却水管2,将罐1内的热能吸收后,排到凉水池3进行降温冷却,再由冷却水管2的另一端进入,通过循环泵4注入到罐体1内的螺旋冷却管10。加入10%种子罐菌种,发酵罐总装料系数70-80%。开始醋酸发酵阶段,操作温度控制在29至31摄氏度。总酸逐渐上升,用酒精探头可检测发酵液残余酒精含量,待残酒达到0.1%时,同时开启母液筛分循环管路6和酒液补料装置12。母液筛分循环管路6通过循环泵7带动,将罐体1内的液体引出,经过过滤仓8,母液沿输液管道进入滤膜管19,通过虑孔20时,采用0.4-0.45微米孔径的微滤膜,采用错流过滤法,过滤醋液、醋酸菌畸形菌体、死菌体及其他颗粒大小小于0.4-0.45微米成分,滤出的液体由滤液出口21进入滤液出口9脱出,醋酸菌强壮菌体大小在0.6×2~3微米,不能通过膜孔,通过母液循环管路6流回罐体1。
母液脱出的部分,通过自动补酒液系统补充,通过酒精探头感测,控制酒精度始终保持在0.1±0.02%范围内,即单位时间内加入酒精的量和醋酸菌转化酒精变成醋酸的量相等。酒液通过酒液补料管13输送至雾化喷头18,雾化喷头18将酒液雾化喷入进气管11中,通过进气管11进入罐体1,给罐体1内损失的母液给予及时的补充,便于连续的完成液态醋的发酵工作。
需要指出的是,上述实施方式仅是本发明优选的实施例,对于本技术领域的普通技术人员来说,在符合本发明工作原理的前提下,任何等同或相似的替换均落入本发明的保护范围内。